Proteoma: un mapa para combatir enfermedades y saber de qué está hecha nuestra comida

Camino González Machado, Universidad de León; Carlos Alonso Calleja, Universidad de León, and Rosa Capita González, Universidad de León

¿Imagina disponer de un catálogo con todas las proteínas que componen su cuerpo en diferentes estados de salud? ¿Uno que defina exactamente qué proteínas se asocian a enfermedades como el cáncer, la obesidad, las enfermedades cardiovasculares, las infecciones o el alzhéimer?

Ese es el ambicioso reto del Proyecto Proteoma Humano, una iniciativa regulada por la Organización Mundial del Proteoma Humano destinada a crear un mapa de todas las proteínas del organismo. Es indiscutible que con ese mapa en las manos el diagnóstico de las enfermedades sería mucho más sencillo.

Definiendo las proteínas

Pero empecemos por el principio. Las proteínas son macromoléculas constituidas por cadenas lineales de aminoácidos. Forman parte de todos los seres vivos, donde ejercen miles de funciones esenciales.

Las proteínas están codificadas en el material genético de cada organismo, que es donde se especifica su secuencia de aminoácidos. Esa secuencia es lo que diferencia a una proteína de otra.

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Esquema de una proteína y detalle de la estructura de los aminoácidos. Grupo de Investigación SEGURALI.

El conjunto de todas las proteínas de un organismo se conoce como proteoma. En cuanto a la proteómica, no es otra cosa que el estudio de la estructura y la función de las proteínas de los seres vivos mediante diferentes técnicas.

Para conocer el proteoma, inicialmente se deben extraer las proteínas del interior de las células. Generalmente esas proteínas se separan según su carga eléctrica y su tamaño en geles de agarosa, lo que permite su cuantificación e identificación. Una vez han sido identificadas, se puede determinar su función biológica.

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Etapas del estudio del proteoma en bacterias. Grupo de Investigación SEGURALI.

Bibliotecas de biomarcadores

El estudio del proteoma humano permite crear bibliotecas de proteínas con potencialidad para ser usadas como biomarcadores.

Los biomarcadores son sustancias que pueden emplearse en el ámbito clínico con finalidad predictiva, pronóstica o diagnóstica.

Deben cumplir dos requisitos: ser específicos de una determinada enfermedad y estar presentes en suficiente cantidad para poder ser detectables a través de una analítica. Por ejemplo, algunos marcadores tumorales se basan en proteínas que producen las células cancerosas (y solo ellas).

Las ventajas saltan a la vista. Con el estudio de las proteínas del cuerpo humano se pretende facilitar el desarrollo de nuevos tratamientos, valorar su eficacia, así como mejorar el diagnóstico y el pronóstico de las enfermedades para detectarlas de forma temprana y predecir su gravedad. Todo ello enfocado hacia una medicina personalizada.

Otra aplicación directa del estudio del proteoma humano tiene que ver con nuestra alimentación, ya que permite determinar el efecto de los componentes de la dieta sobre los niveles de proteínas de interés en diferentes enfermedades, teniendo en cuenta la variabilidad entre personas.

Proteómica y resistencia a antibióticos

La resistencia de las bacterias a los antibióticos ha aumentado a un ritmo alarmante en las últimas décadas. De continuar así, se estima que en el año 2050 las infecciones por estos microorganismos serán la primera causa de muerte en el mundo y provocarán unos 10 millones de fallecimientos cada año.

Actualmente se está realizando un importante esfuerzo para caracterizar el proteoma de diferentes microorganismos sensibles y resistentes a los antibióticos. De esta manera entenderíamos los mecanismos por los cuales se genera la resistencia y podríamos diseñar compuestos antimicrobianos más efectivos.

Además, la proteómica nos permite identificar las circunstancias que pueden incrementar la resistencia de las bacterias a los antibióticos, información muy útil para controlar este problema. Sin ir más lejos, en nuestro Grupo de Investigación (SEGURALI) hemos observado que, cuando se exponen a dosis bajas de antibióticos (como consecuencia, por ejemplo, de tratamientos médicos incompletos), los microorganismos pueden adquirir resistencia a estos compuestos, a la vez que ver modificadas algunas de sus proteínas.

Estos estudios permiten construir bases de datos aplicadas al diseño de nuevas dianas terapéuticas para el desarrollo de fármacos más eficaces.

De igual manera, la utilización de desinfectantes a concentraciones bajas puede favorecer el desarrollo de tolerancia a los mismos, así como una resistencia cruzada a los antibióticos, dos cuestiones muy preocupantes para la Seguridad Alimentaria y la Salud Pública. Por ejemplo, hemos comprobado que la adaptación de diferentes microorganismos patógenos de transmisión alimentaria a un desinfectante comúnmente usado en la Industria Alimentaria, el ácido peracético, incrementa la resistencia de las bacterias a los antibióticos y genera cambios en su perfil proteómico. Hay que señalar que el ácido peracético se considera un desinfectante “verde”, porque tras su utilización se descompone en compuestos que no contaminan el medio ambiente.

Finalmente, la proteómica permite explicar cómo los microorganismos perjudiciales para la salud interaccionan con las células de nuestro cuerpo para alterarlas, y de qué manera las bacterias “se comunican” entre ellas para formar biopelículas o biofilms.

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Proyección tridimensional del biofilm mixto formado por Salmonella enterica serotipo Agona (teñido de azul con el colorante 4′, 6-diamidino-2-phenylindole -DAPI-) y Enterococcus faecium resistente a la vancomicina (VRE; teñido de rojo con el colorante Texas Red ®-X) al cabo de 120 horas de incubación a 10 °C. La imagen ha sido obtenida por microscopía láser confocal de barrido y reconstruida con el programa IMARIS. Grupo de Investigación SEGURALI.

Que no nos den gato por liebre

La proteómica puede tener diferentes aplicaciones en la industria alimentaria. Entre otras cosas porque permite conocer la composición de los alimentos y evaluar su autenticidad.

Desde un punto de vista de Salud Pública, los estudios de proteómica en alimentos son útiles para identificar biomarcadores nutricionales de interés para la salud (por ejemplo, péptidos antihipertensivos) o para detectar proteínas no declaradas que, además de un fraude alimentario, pueden provocar reacciones alérgicas en determinados individuos.

Además, puesto que el perfil proteico es característico de cada tipo de bacteria, las técnicas proteómicas se han introducido como un instrumento para identificar, de manera rápida, bacterias responsables de infecciones e intoxicaciones alimentarias.

Por otro lado, la proteómica permite evaluar las modificaciones de interés nutricional o toxicológico que se producen en las proteínas de los alimentos como consecuencia de su procesado (por ejemplo, tratamientos por calor) o almacenamiento.

En definitiva, el estudio de las proteínas tiene interés en varios campos relacionados con el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, el control de la resistencia bacteriana a los antibióticos o la detección en alimentos de microorganismos patógenos o proteínas con potencial alergénico. Parece indiscutible que la proteómica ha venido para quedarse y es preciso aprovechar sus múltiples aplicaciones para mejorar la salud humana.The Conversation

Camino González Machado, Contratada predoctoral FPU – Seguridad Alimentaria y Microbiología de los Alimentos, Facultad de Veterinaria, Universidad de León; Carlos Alonso Calleja, Catedrático de Universidad, Área de Conocimiento de Nutrición y Bromatología, Facultad de Veterinaria, Universidad de León, and Rosa Capita González, Catedrática de Universidad, Área de Conocimiento de Nutrición y Bromatología, Facultad de Veterinaria, Universidad de León

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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